アドレスサイズプレフィックス、オペランドサイズプレフィックス

GNU assemblerの話。
.code16, .code32, .code64でそれぞれ 16bit, 32bit, 64bit モードでアセンブルしてくれるようです。

まず、レジスタの名前ですが、ビット長ごとに以下の通り。
16bit  32bit  64bit
%ax    %eax   %rax
%bx    %ebx   %rbx
%cx    %ecx   %rcx
%dx    %edx   %rdx
%si    %esi   %rsi
%di    %edi   %rdi



例えば、以下のような test.s というファイルを作る。


.file "test.s"
.text

.code16
main16:
mov (%si), %ax
mov (%si), %eax
mov (%esi), %ax
mov (%esi), %eax

.code32
main32:
mov (%si), %ax
mov (%si), %eax
mov (%esi), %ax
mov (%esi), %eax

.code64
main64:
// mov (%si), %ax
// mov (%si), %eax
// mov (%si), %rax
mov (%esi), %ax
mov (%esi), %eax
mov (%esi), %rax
mov (%rsi), %ax
mov (%rsi), %eax
mov (%rsi), %rax

リストファイルを出してみる。

$ gcc -Wa,-a=test.lst -c -o test.o test.s

$ cat test.lst

GAS LISTING test.s page 1

   1               .file "test.s"

   2               .text

   3              

   4               .code16

   5               main16:

   6 0000 8B04     mov (%si), %ax

   7 0002 668B04   mov (%si), %eax

   8 0005 678B06   mov (%esi), %ax

   9 0008 67668B06 mov (%esi), %eax

  10              

  11               .code32

  12               main32:

  13 000c 67668B04 mov (%si), %ax

  14 0010 678B04   mov (%si), %eax

  15 0013 668B06   mov (%esi), %ax

  16 0016 8B06     mov (%esi), %eax

  17              

  18               .code64

  19               main64:

  20               // mov (%si), %ax

  21               // mov (%si), %eax

  22               // mov (%si), %rax

  23 0018 67668B06 mov (%esi), %ax

  24 001c 678B06   mov (%esi), %eax

  25 001f 67488B06 mov (%esi), %rax

  26 0023 668B06   mov (%rsi), %ax

  27 0026 8B06     mov (%rsi), %eax

  28 0028 488B06   mov (%rsi), %rax

  29              

GAS LISTING test.s page 2

DEFINED SYMBOLS

                            *ABS*:0000000000000000 test.s

              test.s:5      .text:0000000000000000 main16

              test.s:12     .text:000000000000000c main32

              test.s:19     .text:0000000000000018 main64

NO UNDEFINED SYMBOLS

ここで気が付くのは、同じ命令でも、違うコードが出ている。

例えば、

mov (%esi), %eax

は

16bitでは、67668B06

32bitでは、8B06

64bitでは、678B06

となっている。

67というのは、アドレスサイズプレフィックス

66というのは、オペランドサイズプレフィックス

これを見ると、各モードで、最も命令コードが短くなるアドレスサイズ、オペランドサイズが決まっているように見える。

16bitモードでは、アドレスサイズ、オペランドサイズが16bitが基本。

67を付けるとアドレスサイズが32bitになる。

66を付けるとオペランドサイズが32bitになる。

32bitモードでは、アドレスサイズ、オペランドサイズが32bitが基本。

67を付けるとアドレスサイズが16bitになる。

66を付けるとオペランドサイズが16bitになる。

64bitモードでは、アドレスサイズ64bit、オペランドサイズ32bitが基本。

67を付けるとアドレスサイズが16bitになる。

66を付けるとオペランドサイズが16bitになる。

48を付けるとオペランドサイズが64bitになる。

以下の表はアドレスサイズとオペランドサイズのbit幅に対し、どのようなプレフィックスを付ければいいのかを表している。


                  Mode
Addr Data   16bit 32bit 64bit

16   16      なし  6766   不可

16   32      66    67    不可
16   64      不可   不可   不可
32   16      67    66   6766
32   32     6766   なし   67
32   64      不可   不可  6748
64   16      不可   不可   66
64   32      不可   不可   なし
64   64      不可   不可   48